KR20210137220A - Single crystal puller hot zone structure, single crystal puller and crystal ingot - Google Patents

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KR20210137220A
KR20210137220A KR1020217035390A KR20217035390A KR20210137220A KR 20210137220 A KR20210137220 A KR 20210137220A KR 1020217035390 A KR1020217035390 A KR 1020217035390A KR 20217035390 A KR20217035390 A KR 20217035390A KR 20210137220 A KR20210137220 A KR 20210137220A
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KR
South Korea
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single crystal
crystal puller
hot zone
zone structure
crucible
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KR1020217035390A
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Inventor
친후 마오
심복철
김진근
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시안 이에스윈 머티리얼즈 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
시안 이에스윈 실리콘 웨이퍼 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

본 개시는 단결정 풀러 핫존 구조, 단결정 풀러 및 결정 잉곳를 제공한다. 단결정 풀러 핫존 구조는 단결정 풀러에 응용된다. 상기 단결정 풀러는 로체 및 상기 로체의 내부 센터에 설치된 도가니를 포함한다. 단결정 풀러 핫존 구조는, 상기 도가니 외주에 설치되어 있는 측부 히터; 및 상기 측부 히터와 상기 도가니의 사이에 설치되고, 상기 도가니의 외벽과 기체 유동 통로를 형성하여 기체를 상기 로체 밖으로 배출시키기 위한 것인 플로우 가이드 어셈블리를 포함한다. 본 개시의 실시예의 단결정 풀러 핫존 구조에 따라, 형성된 기체 유동 통로를 통해 단결정 풀러내로 들어간 기체에 대해 로체 밖으로 배출되도록 인도하여, 로내의 히터에 대해 격리 보호를 진행하고, 기체중에 혼합된 일산화 규소가 히터에 손상을 조성하는 것을 피하며, 따라서 로내 히터의 사용 수명을 향상시키고, 히터의 정상적인 작동을 확보한다. The present disclosure provides a single crystal puller hot zone structure, a single crystal puller, and a crystal ingot. Single crystal puller hot zone structure is applied to single crystal puller. The single crystal puller includes a furnace body and a crucible installed in an inner center of the furnace body. The single crystal puller hot zone structure includes: a side heater installed on the outer periphery of the crucible; and a flow guide assembly installed between the side heater and the crucible to form a gas flow passage with an outer wall of the crucible to discharge gas out of the furnace body. According to the single crystal puller hot zone structure of the embodiment of the present disclosure, the gas entering the single crystal puller through the formed gas flow passage is guided to be discharged out of the furnace body, so that the heater in the furnace is isolated and protected, and silicon monoxide mixed in the gas is Avoid creating damage to the heater, thus improving the service life of the heater in the furnace, and ensuring the normal operation of the heater.

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Description

단결정 풀러 핫존 구조, 단결정 풀러 및 결정 잉곳Single crystal puller hot zone structure, single crystal puller and crystal ingot

본 출원은 2020년 6월 5일 중국에 제출한 중국 특허 출원 제 202010505348.1호의 우선권을 주장하며, 그 전체 내용을 본 출원에 원용한다.This application claims priority to Chinese Patent Application No. 202010505348.1, filed in China on June 5, 2020, the entire contents of which are incorporated herein by reference.

본 개시는 결정 잉곳 제조 기술분야에 관한 것으로, 특히 단결정 풀러(Single Crystal Furnace） 핫존(thermal field） 구조, 단결정 풀러 및 결정 잉곳에 관한 것이다.The present disclosure relates to the technical field of manufacturing a crystal ingot, and more particularly, to a single crystal furnace (Single Crystal Furnace) hot zone (thermal field) structure, a single crystal puller, and a crystal ingot.

단결정 실리콘 재료는 성장 과정에서, 특히 초크랄스키법 단결정 풀러(Czochralski single crystal furnace）를 통해 단결정 실리콘 재료를 성장시키는 과정에서, 통상적으로, 그래파이트(Graphite） 핫존을 이용하여, 성장 온도, 경사 제어 등을 제공한다. 구체적인 과정에서, 저 진공도 및 불활성 기체 환경에서 폴리 원료의 용융을 진행하며, 시드 (Seed)의 접촉, 회전 상승을 통해 단결정 재료를 제조하고 획득하며, 그중, 열 소스는 주로 그래파이트 히터에서 준다. 그러나, 2차 재료 투입시에 발생하는 실리콘 액체가 스퍼터링되고, 고온하의 실리콘 액체 표면에서 유출된 일산화 규소(SiO)는 로내 기류에 따라 그래파이트 히터에 접촉한 후 반응을 발생시키며, 일 측면에 있어서, 히터 표면에 탄화 규소(SiC)가 증착되고, 또 다른 측면에 있어서 화학 반응의 존재로, 히터의 두께는 사용 차수의 증가에 따라 점차적으로 감소하기에, 이는 히터 표면 재료의 속성을 변화시키고 및 히터 자체의 두께 변화에 의한 가열 성능의 저하 등의 문제를 직접 초래하여, 최종적으로 히터의 사용 수명이 감소되고, 제품 품질에 직접적인 영향을 준다. In the process of growing a single crystal silicon material, in particular, in the process of growing a single crystal silicon material through a Czochralski single crystal furnace, a graphite hot zone is used to control the growth temperature, slope, etc. In the specific process, the poly raw material is melted in a low vacuum degree and inert gas environment, and a single crystal material is produced and obtained through contact of the seed and rotational rise, among which the heat source is mainly a graphite heater. However, the silicon liquid generated during the input of the secondary material is sputtered, and the silicon monoxide (SiO) leaked from the surface of the silicon liquid under high temperature causes a reaction after contacting the graphite heater according to the airflow in the furnace. In the present invention, silicon carbide (SiC) is deposited on the heater surface, and in another aspect, in the presence of a chemical reaction, the thickness of the heater gradually decreases with increasing use order, which changes the properties of the heater surface material. and directly cause problems such as deterioration of heating performance due to the change in thickness of the heater itself, ultimately reducing the service life of the heater and directly affecting product quality.

본 개시는 단결정 풀러 핫존 구조, 단결정 풀러 및 결정 잉곳을 제공하여, 관련기술에서 풀러내에 유해 불순물의 기체가 혼합되어 있어 히터에 대해 손상을 주어, 히터의 사용 수명에 영향을 주고 더 나아가 제조한 제품 품질에 영향을 주는 문제를 해결한다. The present disclosure provides a single crystal puller hot zone structure, a single crystal puller, and a crystal ingot, and in the related art, harmful impurities gas is mixed in the puller, causing damage to the heater, affecting the service life of the heater, and furthermore manufactured products Solve problems affecting quality.

상술한 기술 문제를 해결하기 위해, 본 개시는 아래와 같은 기술방안을 채용한다. In order to solve the above technical problem, the present disclosure adopts the following technical solution.

본 개시의 일 측면에 있어서, 본 개시의 실시예는 단결정 풀러 핫존 구조를 제공하며, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는, In one aspect of the present disclosure, an embodiment of the present disclosure provides a single crystal puller hot zone structure, wherein the single crystal puller hot zone structure includes:

상기 도가니 외주에 설치되어 있는 측부 히터; 및a side heater installed on the outer periphery of the crucible; and

상기 측부 히터와 상기 도가니의 외벽 사이 및 상기 도가니의 하방을 에둘러 설치되고, 상기 도가니의 외벽과 기체 유동 통로를 형성하기 위한 것인 플로우 가이드 어셈블리를 포함하며, 상기 기체 유동 통로는 상기 로체의 외부에 연통되어 기체를 상기 로체 밖으로 배출시키기 위한 것이다. and a flow guide assembly installed between the side heater and the outer wall of the crucible and around the lower side of the crucible, and configured to form a gas flow passage with the outer wall of the crucible, wherein the gas flow passage is outside the furnace body It is in communication with the to discharge the gas out of the furnace body.

선택적으로, 상기 플로우 가이드 어셈블리는 측부 열전도성 튜브, 하부 열전도판 및 배기 파이프를 포함하고, 상기 측부 열전도성 튜브는 상기 측부 히터와 상기 도가니 사이에 설치되어 있고, 상기 하부 열전도판은 상기 도가니의 하방에 설치되어 있으며, 상기 측부 열전도성 튜브의 하단은 상기 하부 열전도판과 밀봉 연결되고, 상기 하부 열전도판상에 적어도 하나의 배기 홀이 설치되어 있으며, 상기 배기 파이프는 상기 배기 홀 내를 관통하여 설치되고, 상기 배기 파이프의 일단은 상기 기체 유동 통로와 연통되어 있으며, 또 다른 일단은 상기 로체 밖으로 연장되어 있다. Optionally, the flow guide assembly includes a side heat conductive tube, a lower heat conduction plate and an exhaust pipe, the side heat conductive tube is installed between the side heater and the crucible, and the lower heat conduction plate is located below the crucible The lower end of the side heat conductive tube is sealedly connected to the lower heat conduction plate, and at least one exhaust hole is installed on the lower heat conduction plate, and the exhaust pipe is installed through the exhaust hole, , one end of the exhaust pipe communicates with the gas flow passage, and the other end extends outside the furnace body.

선택적으로, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는, Optionally, the single crystal puller hot zone structure comprises:

상기 하부 열전도판의 하방에 설치되어 있는 하부 히터를 더 포함한다. It further includes a lower heater installed below the lower heat conduction plate.

선택적으로, 상기 배기 홀의 수량은 4개이고, 4개의 상기 배기 홀은 동일한 원주상에서 간격을 두고 설치되며, 각 하나의 상기 배기 홀내에 하나의 상기 배기 파이프가 설치되어 있다. Optionally, the number of the exhaust holes is four, the four exhaust holes are provided at intervals on the same circumference, and one exhaust pipe is installed in each one of the exhaust holes.

선택적으로, 상기 측부 열전도성 튜브 및 상기 하부 열전도판은 그래파이트 재료를 채용하여 제조한 것이다. Optionally, the side heat conductive tube and the lower heat conductive plate are manufactured by employing a graphite material.

선택적으로, 상기 그래파이트 재료는 그래핀(Graphene)이다. Optionally, the graphite material is graphene.

선택적으로, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는,Optionally, the single crystal puller hot zone structure comprises:

상기 로체 밖으로 연장된 상기 배기 파이프의 일단과 연결되어 있는 진공 펌프를 더 포함하며, 상기 진공 펌프는 기체 유동 통로내의 기체를 추출하기 위한 것이다. It further includes a vacuum pump connected to one end of the exhaust pipe extending out of the furnace body, wherein the vacuum pump is for extracting the gas in the gas flow passage.

선택적으로, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는,Optionally, the single crystal puller hot zone structure comprises:

상기 배기 파이프와 상기 진공 펌프 사이에 설치되어 있는 필터링 장치를 더 포함하며, 상기 필터링 장치는 기체중의 불순물 입자를 필터링하기 위한 것이다. It further includes a filtering device installed between the exhaust pipe and the vacuum pump, wherein the filtering device is for filtering the impurity particles in the gas.

선택적으로, 상기 단결정 풀러 히터 구조는,Optionally, the single crystal puller heater structure comprises:

상기 측부 히터와 상기 로체의 내측벽 사이에 설치되어 있는 측부 단열 재료층; 및 a side insulating material layer provided between the side heater and the inner wall of the furnace body; and

상기 하부 히터와 상기 로체 바닥 벽 사이에 설치되어 있는 하부 단열 재료층; 을 더 포함한다. a lower insulating material layer provided between the lower heater and the bottom wall of the furnace body; further includes

선택적으로, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는,Optionally, the single crystal puller hot zone structure comprises:

상기 도가니의 상방에 설치되어 있는 플로우 가이드 튜브를 더 포함한다. It further includes a flow guide tube installed above the crucible.

본 개시의 다른 일 측면에 있어서, 본 개시의 실시예는 단결정 풀러를 제공하며, 상기 단결정 풀러는 로체 및 상기 로체의 내부 센터에 설치된 도가니를 포함하며, 단결정 풀러는 상술한 단결정 풀러 핫존 구조를 더 포함한다. In another aspect of the present disclosure, an embodiment of the present disclosure provides a single crystal puller, wherein the single crystal puller includes a furnace body and a crucible installed in the inner center of the furnace body, and the single crystal puller further has the above-described single crystal puller hot zone structure. include

본 개시의 또 다른 일 측면에 있어서, 본 개시의 실시예는 결정 잉곳을 더 제공하며, 상기 결정 잉곳은 상술한 단결정 풀러를 채용하여 제조된다. In another aspect of the present disclosure, an embodiment of the present disclosure further provides a crystal ingot, wherein the crystal ingot is manufactured by employing the above-described single crystal puller.

본 개시의 상술한 기술방안의 유익한 효과는 아래와 같다. Advantageous effects of the above-described technical solution of the present disclosure are as follows.

본 개시의 실시예의 단결정 풀러 핫존 구조에 따라, 형성된 기체 유동 통로를 통해 단결정 풀러 내로 들어간 기체에 대해 로체 밖으로 배출되도록 인도하여, 로내의 히터에 대해 격리 보호를 진행하고, 기체중에 휴대된 일산화 규소가 히터에 손상을 조성하는 것을 피하며, 따라서 로내 히터의 사용 수명을 향상시키고, 히터의 정상적인 작동을 확보한다. According to the single crystal puller hot zone structure of the embodiment of the present disclosure, the gas entering the single crystal puller through the formed gas flow passage is guided to be discharged out of the furnace body, so that the heater in the furnace is isolated and protected, and silicon monoxide carried in the gas is Avoid creating damage to the heater, thus improving the service life of the heater in the furnace, and ensuring the normal operation of the heater.

도 1은 본 개시의 실시예에서 제공하는 단결정 풀러 핫존 구조의 구조 예시도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에서 제공하는 하부 히터와 배기 파이프의 설치 관계 예시도이다.
도 3은 도 2를 A-A에 따라 절단한 단면 예시도이다.1 is a structural exemplary diagram of a single crystal puller hot zone structure provided in an embodiment of the present disclosure.
2 is a diagram illustrating an installation relationship between a lower heater and an exhaust pipe provided in an embodiment of the present disclosure.
3 is an exemplary cross-sectional view taken along line AA of FIG. 2 .

이하, 본 개시의 실시예에서의 도면을 결부시켜, 본 개시의 실시예에 따른 기술방안을 명확하고 완전하게 설명하기로 한다. 설명되는 실시예들은 본 개시의 일부 실시예일 뿐, 전부의 실시예가 아님은 자명한 것이다. 본 개시의 실시예들을 토대로, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들이 창조적 노동을 하지 않는다는 전제하에 얻어지는 모든 기타 실시예들은 모두 본 개시의 보호 범위에 속한다.Hereinafter, in conjunction with the drawings in the embodiments of the present disclosure, the technical solutions according to the embodiments of the present disclosure will be clearly and completely described. It is obvious that the described embodiments are only some embodiments of the present disclosure, not all embodiments. Based on the embodiments of the present disclosure, all other embodiments obtained on the premise that those of ordinary skill in the art do not do creative labor fall within the protection scope of the present disclosure.

단결정 실리콘 재료는 성장 과정에서, 특히 초크랄스키법 단결정 풀러를 통해 단결정 실리콘 재료를 성장시키는 과정에서, 통상적으로, 그래파이트 히터를 이용하여 성장 온도, 경사 제어 등을 제공한다. 구체적인 과정에서, 저 진공도 및 불활성 기체 환경에서 폴리 결정 원료의 용융을 진행하며, 시드결정의 접촉, 회전 상승을 통해 단결정 재료를 제조하고 획득하며, 그중, 열 소스는 주로 그래파이트 히터로부터 온다. 그러나, 2차 재료 투입시에 발생하는 실리콘 액체가 스퍼터링되고, 고온하의 실리콘 액체 표면에서 유출된 일산화 규소(SiO)는 로내 기류에 따라 그래파이트 히터를 접촉한 후 반응을 발생시키며, 일 측면에 있어서 히터 표면에 탄화 규소(SiC)가 증착되고, 또 다른 측면에 있어서 화학 반응의 존재로, 히터의 두께는 사용 차수의 증가에 따라 점차적으로 감소하기에, 이는 히터 표면 재료의 속성을 변화시키고 및 히터 자체의 두께 변화에 의한 가열 성능의 저하 등의 문제를 직접 초래하여, 최종적으로 히터의 사용 수명이 감소되고, 제품 품질에 직접적인 영향을 준다.In the process of growing a single crystal silicon material, in particular, in the process of growing a single crystal silicon material through a Czochralski method single crystal puller, a graphite heater is typically used to provide growth temperature, gradient control, and the like. In a specific process, the poly crystal raw material is melted in a low vacuum degree and inert gas environment, and a single crystal material is produced and obtained through contact and rotation of the seed crystal, among which the heat source is mainly from the graphite heater. However, the silicon liquid generated during the input of the secondary material is sputtered, and the silicon monoxide (SiO) leaked from the surface of the silicon liquid under high temperature causes a reaction after contacting the graphite heater according to the airflow in the furnace. Silicon carbide (SiC) is deposited on the surface, and in another aspect, in the presence of a chemical reaction, the thickness of the heater gradually decreases with increasing order of use, which changes the properties of the heater surface material and the heater itself. It directly causes problems such as a decrease in heating performance due to a change in the thickness of the heater, ultimately reducing the service life of the heater and directly affecting product quality.

상술한 문제를 피하기 위해, 관련기술에서 배기구를 측 보온 파이프 상부 위치에 설치하는 것을 통해, 기체로 하여금 측 히터 및 하부 핫존 부품을 경유하지 않도록 하여, 히터 및 하부 핫존을 보호하는 목적을 달성한다. 그러나 상기 방법의 구체적인 실시는 아주 복잡하며, 일 측면에 있어서 측 배기 홀의 설계는 핫존 부품의 종류 수량 및 설계 난이도를 증가시키고, 원가의 증가를 초래하며; 그 외, 상기 구조하에, 일산화 규소가 포함된 기류는 액체면 상방의 핫존 부품에서 결정을 산생시키고, 상기 결정이 용액에 떨어지면 결정체는 단결정 특성을 잃어버리며, 제품 낭비를 조성한다. In order to avoid the above-mentioned problem, in the related art, through the installation of the exhaust port at the upper position of the side insulating pipe, the gas does not pass through the side heater and the lower hot zone component, thereby achieving the purpose of protecting the heater and the lower hot zone. However, the specific implementation of the method is very complicated, and in one aspect, the design of the side exhaust hole increases the number of types of hot zone parts and the design difficulty, resulting in an increase in cost; In addition, under the above structure, the airflow containing silicon monoxide produces crystals in the hot zone parts above the liquid surface, and when the crystals fall into the solution, the crystals lose their single crystal properties, creating product waste.

이로서, 본 개시의 실시예는 단결정 풀러 핫존 구조를 제공하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는 단결정 풀러에 응용되며, 상기 단결정 풀러는 로체(13) 및 로체(13)의 내부 센터에 설치된 도가니를 포함하고, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는, 측부 히터(3) 및 플로우 가이드 어셈블리를 포함할 수 있으며, 그중, 측부 히터(3)는 상기 도가니의 외주에 설치되어 있고, 즉 로체(13)의 내벽과 도가니 사이에 설치되어 있으며, 측부 히터(3)는 도가니의 외측부에서 도가니에 대해 가열을 진행하기 위한 것이며; 플로우 가이드 어셈블리는 측부 히터(3)와 상기 도가니의 측벽 사이 및 상기 도가니의 하방을 에둘러 설치되고, 상기 도가니의 외벽과 기체 유동 통로를 형성하기 위한 것이며, 상기 기체 유동 통로는 상기 로체의 외부에 연통되어 기체를 상기 로체(13) 밖으로 배출시키기 위한 것이며, 즉, 플로우 가이드 어셈블리 및 도가니의 외벽 사이에 기체 유동 통로를 형성하였고, 로내로 기체를 유입 시킬 경우, 기체는 기체 유동 통로로부터 로체(13) 밖으로 배출되고, 플로우 가이드 어셈블리는 측부 히터(3)를 격리시켜, 기체에 혼합된 일산화 규소 등 유해 물질이 측부 히터(3)에 손상을 조성하는 것을 피한다. As such, the embodiment of the present disclosure provides a single crystal puller hot zone structure, and as shown in FIG. 1 , the single crystal puller hot zone structure is applied to a single crystal puller, and the single crystal puller is a furnace body 13 and a furnace body 13 . It includes a crucible installed in the inner center, and the single crystal puller hot zone structure may include a side heater 3 and a flow guide assembly, of which the side heater 3 is installed on the outer periphery of the crucible, that is, the furnace body It is installed between the inner wall of 13 and the crucible, and the side heater 3 is for heating the crucible from the outer side of the crucible; The flow guide assembly is installed between the side heater 3 and the side wall of the crucible and around the lower side of the crucible, and is for forming a gas flow passage with the outer wall of the crucible, and the gas flow passage is on the outside of the furnace body. It is communicated to discharge gas out of the furnace 13, that is, a gas flow passage is formed between the flow guide assembly and the outer wall of the crucible, and when gas is introduced into the furnace, the gas flows from the gas flow passage to the furnace 13 ), the flow guide assembly isolates the side heater 3 to avoid harmful substances such as silicon monoxide mixed in the gas from damaging the side heater 3 .

본 개시의 실시예에서, 상기 플로우 가이드 어셈블리는 측부 열전도성 튜브(1), 하부 열전도판(2) 및 배기 파이프(6)를 포함할 수 있고, 그중, 측부 열전도성 튜브(1)는 측부 히터(3)와 도가니 사이에 설치되어 있고, 즉 측부 열전도성 튜브(1)는 도가니의 외주를 에둘러 설치되며, 하부 열전도판(2)은 도가니의 하방에 설치되어 있고, 측부 열전도성 튜브(1)의 하단은 하부 열전도판(2)의 변두리와 밀봉 연결되어 있으며, 하부 열전도판(2)상에 적어도 하나의 배기 홀이 설치되어 있으며, 배기 파이프(6)는 상기 배기 홀 내를 관통하여 설치되고, 상기 배기 파이프(6)의 일단은 기체 유동 통로와 연통되어 있으며, 또 다른 일단은 상기 로체(13) 밖으로 연장되고; 즉, 측부 열전도성 튜브(1), 하부 열전도판(2)과 도가니의 외벽 사이에 기체 유동 통로가 구성되었으며, 측부 히터(3)는 측부 열전도성 튜브(1)의 외주에 위치하기에, 기체 유동 통로 및 측부 히터(3)는 각각 측부 열전도성 튜브(1)의 양측에 위치하고, 측부 열전도성 튜브(1)에 의해 차단되며, 하부 열전도판(2)상에 배기 홀이 설치되어 있으며, 배기 홀 내로 배기 파이프(6)를 관통하여 설치하는 것을 통해, 기체 유동 통로를 로체(13)의 외부와 연통시켜, 기체로 하여금 기체 유동 통로로부터 로체(13) 밖으로 원활하게 배출될 수 있도록 한다. In an embodiment of the present disclosure, the flow guide assembly may include a side thermally conductive tube 1 , a lower thermally conductive plate 2 and an exhaust pipe 6 , of which the side thermally conductive tube 1 is a side heater It is installed between (3) and the crucible, that is, the side heat conductive tube 1 is installed around the outer periphery of the crucible, and the lower heat conductive plate 2 is installed below the crucible, and the side heat conductive tube 1 ) is sealedly connected to the periphery of the lower heat conduction plate 2, and at least one exhaust hole is installed on the lower heat conduction plate 2, and the exhaust pipe 6 is installed through the exhaust hole and one end of the exhaust pipe (6) communicates with the gas flow passage, and the other end extends out of the furnace body (13); That is, a gas flow passage is configured between the side heat conductive tube 1, the lower heat conduction plate 2 and the outer wall of the crucible, and the side heater 3 is located on the outer periphery of the side heat conductive tube 1, so that the gas The flow passage and the side heater 3 are located on both sides of the side heat conductive tube 1, respectively, and are blocked by the side heat conductive tube 1, and an exhaust hole is installed on the lower heat conductive plate 2, and the exhaust Through the installation through the exhaust pipe 6 into the hole, the gas flow passage communicates with the outside of the furnace body 13 so that gas can be smoothly discharged from the gas flow passage to the outside of the furnace body 13 .

본 개시의 실시예에서, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는 하부 히터(4)를 더 포함하며, 하부 히터(4)는 도가나의 하부로부터 도가니에 대해 가열을 진행하기 위한 것이고, 하부 히터(4)는 하부 열전도판(2)의 하방에 설치되어 있으며, 따라서, 기체 유동 통로 및 하부 히터(4)는 각각 하부 열전도판(2)의 양측에 위치하고, 하부 열전도판(2)에 의해 차단되며, 따라서 기체에 혼합된 일산화 규소 등 유해 물질이 하부 히터(4)에 손상을 조성하는 것을 피한다. In the embodiment of the present disclosure, the single crystal puller hot zone structure further includes a lower heater 4, the lower heater 4 is for heating the crucible from the lower part of the crucible, and the lower heater 4 is the lower part. It is installed below the heat conduction plate 2, and therefore, the gas flow passage and the lower heater 4 are located on both sides of the lower heat conduction plate 2, respectively, and are blocked by the lower heat conduction plate 2, so that the gas Avoid harmful substances such as mixed silicon monoxide to cause damage to the lower heater 4 .

본 개시의 실시예에서, 하부 열전도판(2)상에 설치된 배기 홀의 수량은 4개일 수 있고, 4개의 배기 홀은 동일한 원주상에서 간격을 두고 설치되며, 각 하나의 배기 홀내에 하나의 배기 파이프(6)가 설치되어 있으며, 기체 유동 통로는 상술한 4개의 배기 파이프(6)를 통해 신속하고 효율적으로 기체를 로체(13) 밖으로 배출하며, 물론, 상이한 수요에 따라, 배기 홀의 수량을 증가할 수 있고 또는 감소할 수 있다. In the embodiment of the present disclosure, the number of exhaust holes installed on the lower heat conduction plate 2 may be four, and the four exhaust holes are installed at intervals on the same circumference, and one exhaust pipe ( 6) is installed, and the gas flow passage quickly and efficiently exhausts the gas out of the furnace 13 through the four exhaust pipes 6 described above, and, of course, according to different demands, the number of exhaust holes can be increased exists or may decrease.

도 2, 도 3에 도시된 바와 같이, 배기 파이프(6)는 하부 히터(4)가 위치한 평면을 관통할 필요가 있고, 구체적인 배치 방식은 실제 하부 히터(4)의 형태 구조에 의해 확정되며, 예컨대, 하부 히터(4)의 가열 면적이 비교적 작을 경우, 배기 파이프(6)를 하부 히터(4)의 외주에 설치할 수 있고, 하부 히터(4)의 가열 면적이 비교적 클 경우, 하부 히터(4)상에 배기 홀을 설치하여, 배기 파이프(6)가 용이하게 관통하도록 한다. 2 and 3, the exhaust pipe 6 needs to pass through the plane where the lower heater 4 is located, and the specific arrangement method is determined by the shape and structure of the actual lower heater 4, For example, when the heating area of the lower heater 4 is relatively small, the exhaust pipe 6 can be installed on the outer periphery of the lower heater 4, and when the heating area of the lower heater 4 is relatively large, the lower heater 4 ) to provide an exhaust hole, so that the exhaust pipe 6 can pass through it easily.

본 개시의 일부 실시예에서, 상기 측부 열전도성 튜브(1) 및 하부 열전도판(2)은 그래파이트 재료를 채용하여 제조되고, 그래파이트 재료는 고 열전도성 계수를 가져야 하고, 통상적으로 열전도성 계수는 1500W/M-K를 달성할 수 있으며, 따라서 측부 히터(3) 및 하부 히터(4)의 작업에 의해 산생되는 열량이 측부 열전도성 튜브(1) 및 하부 열전도판(2)을 신속하게 관통하여 도가니내로 도착하도록 확보하고, 측부 히터(3) 및 하부 히터(4)의 가열 효율 및 가열량에 영향을 주는 것을 피하고, 측부 히터(3) 및 하부 히터(4)에 의해 산생된 열 필드 분포에 영향 주는 것을 피하며; 그래파이트 재료는 고온에 강하고, 화학성질이 안정적이고, 부식에 강하며, 단결정로내의 고온 시나리오에 적응할 수 있으며, 사용 수명이 길다. 본 개시의 실시예에서, 상기 그래파이트 재료는 그래핀을 포함할 수 있고, 그래핀은 아주 바람직한 열전도 성능을 가진다. In some embodiments of the present disclosure, the side thermally conductive tube 1 and the lower thermally conductive plate 2 are manufactured by employing a graphite material, and the graphite material should have a high thermal conductivity coefficient, typically the thermal conductivity coefficient is 1500W /MK can be achieved, so that the amount of heat produced by the operation of the side heater 3 and the bottom heater 4 quickly passes through the side heat conductive tube 1 and the bottom heat conduction plate 2 and arrives into the crucible to avoid affecting the heating efficiency and heating amount of the side heater 3 and the lower heater 4, and to avoid affecting the heat field distribution generated by the side heater 3 and the lower heater 4 avoid; Graphite material is resistant to high temperature, stable in chemical properties, resistant to corrosion, adaptable to high temperature scenarios in single crystal furnaces, and has a long service life. In an embodiment of the present disclosure, the graphite material may include graphene, and the graphene has very desirable thermal conductivity.

본 개시의 실시예에서, 상기 단결정로 열 필드 구조는 진공 펌프(도면에 도시되지 않음)를 더 포함하며, 상기 진공 펌프는 상기 로체 밖으로 연장된 상기 배기 파이프(6)의 일단과 연결되어 있고, 상기 진공 펌프는 배기 파이프(6)의 일단에 부압을 제공하여 기체 유동 통로내의 기체를 추출하고, 로체(13)내의 기체가 신속하게 로체(13) 밖으로 배출되도록 신속하게 인도한다. In an embodiment of the present disclosure, the single crystal furnace thermal field structure further includes a vacuum pump (not shown), the vacuum pump being connected to one end of the exhaust pipe 6 extending outside the furnace body, The vacuum pump provides a negative pressure to one end of the exhaust pipe 6 to extract the gas in the gas flow passage, and quickly guides the gas in the furnace 13 to be discharged out of the furnace 13 quickly.

본 개시의 실시예에서, 상기 단결정로 열 필드 구조는 필터링 장치(도면에 도시되지 않음)를 더 포함하며, 상기 필터링 장치는 배기 파이프(6)와 진공 펌프 사이에 설치되어 있고, 유동되는 기체중의 불순물 입자를 필터링하고, 오염을 조성하는 것을 피하기 위한 것이다. In an embodiment of the present disclosure, the single crystal furnace thermal field structure further includes a filtering device (not shown), the filtering device is installed between the exhaust pipe 6 and the vacuum pump, and the flowing gas to filter out impurity particles, and to avoid creating contamination.

본 개시의 일부 실시예에서, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는 측부 단열 재료층(71) 및 하부 단열 재료층(72)을 더 포함하며, 측부 단열 재료층(71)은 측부 히터(3)와 로체(13) 내측벽 사이에 설치되어 있으며; 하부 단열 재료층(72)은 하부 히터(4)와 로체(13)의 바닥 벽 사이에 설치되어 있으며, 측부 단열 재료층(71) 및 하부 단열 재료층(72)은 양호한 단열 효과를 이룰 수 있고, 로체(13)내의 열량을 밖으로 확산되는 것을 피한다. 도 1에서, 최상방의 측부 단열 재료층(71)은 로내의 기체를 차단하는 역할을 하고, 실제로, 측부 열전도성 튜브(1)의 길이를 적당히 연장시켜, 측부 단열 재료층(71)에 대해 격리 보호를 진행할 수 있다. In some embodiments of the present disclosure, the single crystal puller hot zone structure further includes a side insulating material layer 71 and a lower insulating material layer 72, and the side insulating material layer 71 includes the side heater 3 and the furnace body ( 13) installed between the inner walls; The lower insulating material layer 72 is installed between the lower heater 4 and the bottom wall of the furnace body 13, and the side insulating material layer 71 and the lower insulating material layer 72 can achieve a good thermal insulation effect, , avoid diffusing the heat in the furnace body 13 to the outside. In FIG. 1 , the uppermost layer of side insulating material 71 serves to block the gas in the furnace, and in fact, by appropriately extending the length of the side thermally conductive tube 1 , it is isolated from the layer of side insulating material 71 . protection can proceed.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 개시의 일부 실시예에서, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는 플로우 가이드 튜브(14)를 더 포함하며, 플로우 가이드 튜브(14)는 도가니 상방에 설치되어 있고, 상기 도가니는 그래파이트 도가니(11) 및 상기 그래파이트 도가니(11)내에 설치된 석영 도가니(10)를 포함하며, 그래파이트 도가니(11)의 하부는 도가니 축(12)에 연결되고, 도가니 축(12)은 도가니의 회전을 구동하여 도가니 내부로 하여금 균일하게 열을 받도록 한다. 단결정 제조 공정에서, 석영 도가니(10)내에서 실리콘 재료를 가열하여 폴리 실리콘 용액(9)을 획득한 후, 시드결정을 리프팅하는 것을 통해, 결정체로 하여금 성장하여 결정 잉곳(8)을 획득하도록 하며; 시드결정을 리프팅하는 과정에서, 결정 잉곳(8)과 플로우 가이드 튜브(14) 사이의 빈틈으로 불활성 기체가 흐르도록 하여야 하고, 도면에서 기류 궤적(5)에 도시된 바와 같고, 불활성 기체는 플로우 가이드 튜브(14)의 플로우 가이드 작용하에 고체-액체 인터페이스로 흐르고, 고체-액체 인터페이스의 온도에 대해 제어를 진행한 후, 기체 유동 통로내로 흘러, 최종적으로 배기 파이프(6)를 통해 로체(13)의 하부로부터 로 밖으로 배출되며, 이로서, 불활성 기체에 일산화 규소 등 유해 물질이 섞여 있어도, 플로우 가이드 어셈블리의 존재로, 외부 히터(3) 및 하부 히터(4)에 대해 양호하게 격리 보호를 진행하고, 따라서 일산화 규소가 측부 히터(3) 및 하부 히터(4)에 대한 손상을 피하고, 측부 히터(3) 및 하부 히터(4)의 사용 수명을 향상시키고, 측부 히터(3) 및 하부 히터(4)의 표면 속성 및 두께 변화에 의해 초래되는 공정 불안정 및 제품 품질에 영향을 주는 문제를 피하고, 또한 2차 재료 투입 과정에서 용액이 측부 히터(3) 및 하부 히터(4)의 표면에 스퍼터링되는 것을 방지할 수 있으며, 그 외, 기체 유동 통로의 존재로, 로내 기체의 유동 규칙을 제어 가능하도록 하여, 불활성 기체를 통해 고체-액체 인터페이스의 온도에 대해 효율적인 관리를 진행하는데 용이하다. As shown in Figure 1, in some embodiments of the present disclosure, the single crystal puller hot zone structure further includes a flow guide tube 14, the flow guide tube 14 is installed above the crucible, the crucible is It includes a graphite crucible 11 and a quartz crucible 10 installed in the graphite crucible 11, and the lower portion of the graphite crucible 11 is connected to the crucible shaft 12, and the crucible shaft 12 controls the rotation of the crucible. Drive so that the inside of the crucible receives heat uniformly. In the single crystal manufacturing process, the silicon material is heated in the quartz crucible 10 to obtain a polysilicon solution 9, and then, through lifting the seed crystal, the crystal is grown to obtain a crystal ingot 8, ; In the process of lifting the seed crystal, the inert gas should flow through the gap between the crystal ingot 8 and the flow guide tube 14, as shown in the air flow trajectory 5 in the drawing, and the inert gas is the flow guide It flows into the solid-liquid interface under the flow guide action of the tube 14, and after controlling the temperature of the solid-liquid interface, flows into the gas flow passage, and finally through the exhaust pipe 6, the furnace 13 It is discharged from the bottom to the outside of the furnace, so that even if harmful substances such as silicon monoxide are mixed with the inert gas, the presence of the flow guide assembly provides good isolation protection for the external heater 3 and the lower heater 4, and thus Silicon monoxide avoids damage to the side heater 3 and the lower heater 4, improves the service life of the side heater 3 and the lower heater 4, and the side heater 3 and the lower heater 4 To avoid process instability caused by surface properties and thickness changes and problems affecting product quality, and also to prevent the solution from sputtering on the surface of the side heater 3 and the lower heater 4 during the secondary material feeding process. In addition, the existence of the gas flow passage makes it possible to control the flow rule of the gas in the furnace, so that it is easy to efficiently manage the temperature of the solid-liquid interface through the inert gas.

또 다른 측면에 있어서, 본 개시의 실시예는 단결정 풀러를 더 제공하며, 상기 단결정 풀러는, 로체 및 상기 로체의 내부 센터에 설치된 도가니를 포함하며, 상기 단결정 풀러는, 상술한 단결정 풀러 핫존 구조를 더 포함한다. 상술한 실시예에서의 단결정 풀러 핫존 구조는 형성한 기체 유동 통로를 통해 단결정 풀러 내로 들어간 기체에 대해 로체 밖으로 배출되도록 인도하여, 로내의 히터에 대해 격리 보호를 진행하고, 기체중에 혼합된 일산화 규소가 히터에 손상을 조성하는 것을 피하며, 따라서 로내 히터의 사용 수명을 향상시키고, 히터의 정상적인 작동을 확보하며, 이로서, 본 개시의 실시예에서의 단결정 풀러도 상술한 유익한 효과를 갖는바, 중복되는 설명을 피하기 위해, 여기서 더 이상 상세하게 기술하지 않기로 한다. In another aspect, an embodiment of the present disclosure further provides a single crystal puller, wherein the single crystal puller includes a furnace body and a crucible installed in an inner center of the furnace body, wherein the single crystal puller has the above-described single crystal puller hot zone structure include more The single crystal puller hot zone structure in the above embodiment guides the gas entering the single crystal puller through the formed gas flow passage to be discharged out of the furnace body, so that the heater in the furnace is isolated and protected, and silicon monoxide mixed in the gas is Avoid creating damage to the heater, thus improving the service life of the heater in the furnace, and ensuring the normal operation of the heater, whereby the single crystal puller in the embodiment of the present disclosure also has the above-described beneficial effect, overlapping In order to avoid description, it will not be described in further detail herein.

또 다른 측면에 있어서, 본 개시의 실시예는 결정 잉곳을 더 제공하며, 상기 결정 잉곳은 상술한 단결정 풀러를 채용하여 제조되며, 상술한 단결정 풀러를 채용하여 제조한 결정 잉곳은 품질이 더욱 높고, 결함이 더욱 적다. In another aspect, the embodiment of the present disclosure further provides a crystal ingot, wherein the crystal ingot is manufactured by employing the above-described single crystal puller, and the crystal ingot manufactured by employing the above-described single crystal puller is of higher quality, fewer defects.

이상, 본 개시의 선택가능한 실시 방식이며, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들은 본 개시의 실시예에 대해 본 개시의 정신 및 특허청구범위를 일탈하지 않고 다양한 개변 및 변형을 진행할 수 있으며, 본 개시에서는 이러한 개변 및 변형을 청구범위 내에 귀속 시키고자 한다.The above is a selectable implementation method of the present disclosure, and those of ordinary skill in the art can make various changes and modifications to the embodiments of the present disclosure without departing from the spirit and claims of the present disclosure, In the present disclosure, such modifications and variations are intended to fall within the scope of the claims.

Claims (12)

단결정 풀러에 응용되는 단결정 풀러 핫존 구조에 있어서,
상기 단결정 풀러는 로체 및 상기 로체의 내부 센터에 설치된 도가니를 포함하고, 상기 단결정 풀러 핫존 구조는,
상기 도가니 외주에 설치되어 있는 측부 히터; 및
상기 측부 히터와 상기 도가니의 외벽 사이 및 상기 도가니의 하방을 에둘러 설치되고, 상기 도가니의 외벽과 기체 유동 통로를 형성하기 위한 것인 플로우 가이드 어셈블리; 를 포함하며, 상기 기체 유동 통로는 상기 로체의 외부에 연통되어 기체를 상기 로체 밖으로 배출시키기 위한 것인;
단결정 풀러 핫존 구조.In the single crystal puller hot zone structure applied to the single crystal puller,
The single crystal puller includes a furnace body and a crucible installed in the inner center of the furnace body, and the single crystal puller hot zone structure includes:
a side heater installed on the outer periphery of the crucible; and
a flow guide assembly installed between the side heater and the outer wall of the crucible and around the lower side of the crucible, and configured to form a gas flow passage with the outer wall of the crucible; including, wherein the gas flow passage is communicated with the outside of the furnace body to discharge gas out of the furnace body;
Single crystal puller hot zone structure. 제1 항에 있어서,
상기 플로우 가이드 어셈블리는 측부 열전도성 튜브, 하부 열전도판 및 배기 파이프를 포함하고, 상기 측부 열전도성 튜브는 상기 측부 히터와 상기 도가니 사이에 설치되어 상기 도가니의 측벽을 에둘러 설치되어 있고, 상기 하부 열전도판은 상기 도가니의 하방에 설치되어 있으며, 상기 측부 열전도성 튜브의 하단은 상기 하부 열전도판과 밀봉 연결되고, 상기 하부 열전도판상에 적어도 하나의 배기 홀이 설치되어 있으며, 상기 배기 파이프는 상기 배기 홀 내를 관통하여 설치되고, 상기 배기 파이프의 일단은 상기 기체 유동 통로와 연통되어 있으며, 또 다른 일단은 상기 로체 밖으로 연장되어 있는 것인,
단결정 풀러 핫존 구조.According to claim 1,
The flow guide assembly includes a side heat conductive tube, a lower heat conduction plate, and an exhaust pipe, the side heat conductive tube is installed between the side heater and the crucible to surround a side wall of the crucible, and the lower heat conduction A plate is installed below the crucible, the lower end of the side heat conductive tube is sealedly connected to the lower heat conduction plate, and at least one exhaust hole is installed on the lower heat conduction plate, and the exhaust pipe is the exhaust hole It is installed through the inside, and one end of the exhaust pipe is in communication with the gas flow passage, and the other end is extended out of the furnace body,
Single crystal puller hot zone structure. 제2 항에 있어서,
상기 단결정 풀러 핫존 구조는,
상기 하부 열전도판의 하방에 설치되어 있는 하부 히터;
를 더 포함하는 단결정 풀러 핫존 구조.3. The method of claim 2,
The single crystal puller hot zone structure is,
a lower heater installed below the lower heat conduction plate;
A single crystal puller hot zone structure further comprising a. 제2 항에 있어서,
상기 배기 홀의 수량은 4개이고, 4개의 상기 배기 홀은 동일한 원주상에서 간격을 두고 설치되며, 각 하나의 상기 배기 홀내에 하나의 상기 배기 파이프가 설치되어 있는 것인,
단결정 풀러 핫존 구조.3. The method of claim 2,
The number of the exhaust holes is four, the four exhaust holes are spaced apart on the same circumference, and one exhaust pipe is installed in each one of the exhaust holes,
Single crystal puller hot zone structure. 제2 항에 있어서,
상기 측부 열전도성 튜브 및 상기 하부 열전도판은 그래파이트 재료를 채용하여 제조한 것인 단결정 풀러 핫존 구조.3. The method of claim 2,
The single crystal puller hot zone structure in which the side heat conductive tube and the lower heat conductive plate are manufactured by employing a graphite material. 제5 항에 있어서,
상기 그래파이트 재료는 그래핀인 것인 단결정 풀러 핫존 구조.6. The method of claim 5,
The single crystal puller hot zone structure wherein the graphite material is graphene. 제2 항에 있어서,
상기 단결정 풀러 핫존 구조는,
상기 로체 밖으로 연장된 상기 배기 파이프의 일단과 연결되어 있는 진공 펌프를 더 포함하며, 상기 진공 펌프는 기체 유동 통로내의 기체를 추출하기 위한 것인,
단결정 풀러 핫존 구조.3. The method of claim 2,
The single crystal puller hot zone structure is,
Further comprising a vacuum pump connected to one end of the exhaust pipe extending out of the furnace body, wherein the vacuum pump is for extracting the gas in the gas flow passage,
Single crystal puller hot zone structure. 제7 항에 있어서,
상기 단결정 풀러 핫존 구조는,
상기 배기 파이프와 상기 진공 펌프 사이에 설치되어 있는 필터링 장치를 더 포함하며, 상기 필터링 장치는 기체중의 불순물 입자를 필터링하기 위한 것인,
단결정 풀러 핫존 구조.8. The method of claim 7,
The single crystal puller hot zone structure is,
Further comprising a filtering device installed between the exhaust pipe and the vacuum pump, wherein the filtering device is for filtering the impurity particles in the gas,
Single crystal puller hot zone structure. 제3 항에 있어서,
상기 단결정 풀러 핫존 구조는,
상기 측부 히터와 상기 로체의 내측벽 사이에 설치되어 있는 측부 단열 재료층; 및
상기 하부 히터와 상기 로체 바닥 벽 사이에 설치되어 있는 하부 단열 재료층;
을 더 포함하는 단결정 풀러 핫존 구조.4. The method of claim 3,
The single crystal puller hot zone structure is,
a side insulating material layer provided between the side heater and the inner wall of the furnace body; and
a lower insulating material layer provided between the lower heater and the bottom wall of the furnace body;
A single crystal puller hot zone structure further comprising a. 제1 항에 있어서,
상기 단결정 풀러 핫존 구조는,
상기 도가니의 상방에 설치되어 있는 플로우 가이드 튜브를 더 포함하는 단결정 풀러 핫존 구조.According to claim 1,
The single crystal puller hot zone structure is,
Single crystal puller hot zone structure further comprising a flow guide tube installed above the crucible. 단결정 풀러에 있어서,
상기 단결정 풀러는, 로체 및 상기 로체의 내부 센터에 설치된 도가니를 포함하며, 그중, 상기 단결정 풀러는, 청구항 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 따른 단결정 풀러 핫존 구조를 더 포함하는 단결정 풀러. In the single crystal puller,
The single crystal puller includes a furnace and a crucible installed in the inner center of the furnace, wherein the single crystal puller further comprises a single crystal puller hot zone structure according to any one of claims 1 to 10. . 결정 잉곳에 있어서,
상기 결정 잉곳은 청구항 제11 항에 따른 단결정 풀러를 채용하여 제조한 것인 결정 잉곳. In the crystal ingot,
The crystal ingot is a crystal ingot manufactured by employing the single crystal puller according to claim 11.
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